Characteristics of Ferroelectric-Gate MFISFET Device Behaving to NDRO Configuration

Device characteristics of the Metal-Ferroclecric-Semiconductor FET(MFSFET) are simulated in this study. The field-dependent polarization model and the square-law FET model are employed in our simulation. C-V$_{G}$ curves generated from our MFSFET simulation exhibit the accumulation, the depletion and the inversion regions clearly. The capacitance, the subthreshold and the drain current characteristics as a function of gate bias exhibit the memory windows are 1 and 2 V, when the coercive voltages of ferroelectric are 0.5 and 1 V respectively. I$_{D}$-V$_{D}$ curves are composed of the triode and the saturation regions. The difference of saturation drain currents of the MFSFET device at the dual threshold voltages in I$_{D}$-V$_{D}$ curve is 1.5, 2.7, 4.0, and 5.7 ㎃, when the gate biases are 0, 0.1, 0.2 and 0.3V respectively. As the drain current is demonstrated after time delay, PLZT(10/30/70) thin film shows excellent reliability as well as the decrease of saturation current is about 18 % after 10 years. Our simulation model is expected to be very useful in the estimation of the behaviour of MFSFET devices.T devices.

NDRD 방식의 강유전체-게이트 MFSFET소자의 특성

본 연구에서는 Metal-Ferroelecric-Semiconductor FET (MFSFET) 소자의 특성을 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션에서는 field-dependent polarization 모델과 square-law FET 모델이 도입되었다. MFSFET 시뮬레이전에서 C-V/sub G/ 곡선은 축적과 공핍 및 반전 영역을 확실하게 나타내었다. 게이트 전압에 따른 캐패시턴스, subthreshold 전류 그리고, 드레인 전류특성에서 강유전체 항전압이 0.5, 1V 일 때, 각각 1, 2V 의 memory window 를 나타내었다. 드레인 전류-드레인 전압 곡선은 증가영역과 포화영역으로 구성되었다. 드레인 전류-드레인 전압 곡선에서 두 부분의 문턱전압에 의해 나타난 포화드레인 전류차이는 게이트 전압이 0, 0.1, 0.2 그리고, 0.3V 일 때, 각각 1.5, 2.7, 4.0 그리고 5.7㎃ 이었다. 시간경과 후의 드레인 전류를 분석하였는데, PLZT(10/30/70) 박막은 10년 후에 약 18%의 포화 전류가 감소하여 우수한 신뢰성을 보였다. 본 모델은 MFSFET 소자의 동작을 예측하는데 중요한 역할을 할 것으로 판단된다.